工程灑水車五噸載重量變速箱取力器及水泵傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1、工程灑水車（五噸載重量）變速箱取力器及水泵傳動(dòng)設(shè)計(jì)摘要本文詳細(xì)介紹了本次設(shè)計(jì)的方法及指導(dǎo)思想，本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是五噸載 重量工程灑水車的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)一個(gè)現(xiàn)有的二類底盤的改裝進(jìn)行的， 重點(diǎn)介紹了總體設(shè)計(jì)與布局的思想和取力器的設(shè)計(jì)方法?？傮w布局本著在保 證強(qiáng)度的條件下體現(xiàn)美觀。 取力器是將變速箱中的動(dòng)力通過(guò)齒輪分出一部分， 并驅(qū)動(dòng)水泵工作。設(shè)計(jì)取力器首先要保證動(dòng)力傳輸?shù)姆€(wěn)定性。由于空間布局 的限制，要求取力器盡可能的小，在性能與體積之間尋求完美的結(jié)合點(diǎn)。本 次設(shè)計(jì)始終本著“標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化”的設(shè)計(jì)理念，務(wù)求設(shè)計(jì)的灑水 車以合理的成本體現(xiàn)出美觀的外形和卓越的性能。本書同時(shí)還介紹了車架改 裝

2、，管路布局，水罐設(shè)計(jì)和變速箱的改裝。本書設(shè)計(jì)的五噸灑水車可用來(lái)灌 溉植被，并且可以在炎日的夏季通過(guò)向路面噴水，以達(dá)到養(yǎng)護(hù)路面、減少揚(yáng) 塵，降低地表溫度，也可用作緊急消防車和移動(dòng)泵站。目前由于我國(guó)灑水車 等特種車輛的改裝生產(chǎn)還處于起步階段，面對(duì)的市場(chǎng)非常的廣泛，發(fā)展空間 很大。關(guān)鍵詞 ： 二類底盤，取力器，水泵，標(biāo)準(zhǔn)化15DESIGN OF POWER TAKE-OFF ANDWATER PUMP DRIVING OF ENGINEERINGSPRINKLER (5 TONS LOAD WEIGHT)ABSTRACTThis paper details the design of this me

3、thod and the guiding ideology.The design is the subject of five tons deadweight engineering sprinkler design. Design is one of the II chassis for the Reequipment, focus on the thinking of overall design and layout and the design methods of the power take-off. Overall layout embodied beauty guarantee

4、 the conditions of the strength. Power take-off takes part of the driving force from the gear box, and drives pumps to work.Design of Power take-off guarantee the stability of power transmission first. Due to space layout restrictions, demanded the power take-off as possible for the small, search fo

5、r the perfect point between Performance and size. The design has the spirit of "standardization, serialization, and generalized" design philosophy, in order for showing the Beautiful Shape and excellent performance by the Reasonable cost .The book also introduces a modified frame, pipe dis

6、tribution, tank design and the modified gearbox . The design of the five-ton sprinkles available to irrigate vegetation, and in the summer through sprinkles the road, to conservate the road, reduce dust, reduce the surface temperature, and can be used as a emergency fire truck and emergency pumping

7、station. Because the special vehicles like sprinkler production is still at theinitial stage in china, the marketis very broad, there is vast market.KEY WORDS : II chassis, power take off, pumps, standardization目錄第一章 前言 1第二章 灑水車的總體設(shè)計(jì) 2§2.1 總體設(shè)計(jì)要求 2§ 2.1.1灑水車設(shè)計(jì)要求 2§2.1.2總體布置的原則 3§

8、2.1.3總體參數(shù)的要求 3§ 2.1.4 主車架改裝注意事項(xiàng) 4§2.2 各總成的布置或參數(shù)要求 5§ 2.2.1 底盤的選取 5§ 2.2.2變速器參數(shù)的要求 6§2.2.3取力器參數(shù)的要求 6§ 2.2.4水罐參數(shù)的要求 7§ 2.2.5 管道系統(tǒng)的布置及要求 7第三章 取力器與減速器機(jī)構(gòu)設(shè) 8§3.1 設(shè)計(jì)各級(jí)齒輪的傳動(dòng)比并計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速及扭矩 .8§ 3.1.1 分配傳動(dòng)比 8§ 3.1.2 計(jì)算各齒輪轉(zhuǎn)速 8§ 3.1.3 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩 9§3.2 設(shè)計(jì)并校核各級(jí)

9、齒輪 9§ 3.2.1 設(shè)計(jì)并校核取力器齒輪 9§3.2.2 設(shè)計(jì)并校核減速箱齒輪 12§3.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 16§ 3.3.1 根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)軸 16§ 3.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸 17§3.4 軸承的校核 20§ 3.4.1 滾針軸承的校核 20§ 3.4.2 減速箱輸出軸軸承的校核 20§3.5 鍵的設(shè)計(jì)與校核 22§ 3.5.1 花鍵的設(shè)計(jì)與校核 22§ 3.5.2 平鍵的設(shè)計(jì)與校核 23§3.6 減速器輸出軸齒輪工藝分析 23第四章 變速器改裝與設(shè)計(jì) 2

10、5§ 4.1 I、H檔傳動(dòng)比的確定 25§ 4.2I、H檔及倒擋齒輪齒數(shù)的確定 26§ 4.3 變速器軸直徑選擇 29第五章 車架的改裝設(shè)計(jì) 30§ 5.1 整車質(zhì)心的計(jì)算 30§ 5.2 車架的改裝設(shè)計(jì) 32§ 5.2.1 水泵支座聯(lián)接的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 32§ 5.2.2 水泵進(jìn)出口附近水管支架聯(lián)接的設(shè)計(jì)與 強(qiáng)度校核 35§ 5.2.3 工作臺(tái)支撐梁的聯(lián)接設(shè)計(jì)與校核 36§ 5.2.4 水罐的聯(lián)接設(shè)計(jì) 37第六章 管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39§ 6.1 管路的工作原理 39§ 6.1.1水罐

11、上水 39§ 6.1.2 前噴水 40§ 6.1.3 后灑水 40§ 6.1.4 高炮噴水 40§ 6.2 管路系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 40§ 6.2.1 水泵的選擇 40§ 6.2.2 管路內(nèi)徑的計(jì)算 40第七章 灑水車水罐設(shè)計(jì) 42§ 7.1 罐體形狀及容積計(jì)算 42§ 7.1.1罐體形狀 42§ 7.1.2罐體容積 42§ 7.2 罐體材料以及防腐蝕處理 43§ 7.2.1罐體材料 43§ 7.2.2 防腐蝕處理 43第八章 成本估算 44第九章結(jié)論45參考文獻(xiàn)46致謝47橫

12、齒嶷缶g罔耐器血g橫軸dwg如需sd圖等其他文件，請(qǐng)加屮1985639755第一章 前 言改革開放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，人們對(duì)生 活環(huán)境的要求不斷提高，城市綠化面積大幅增加，對(duì)綠地維護(hù)保養(yǎng)工作的要 求不斷提高。,部我國(guó)大部分城鎮(zhèn)建于上世紀(jì)中期 ,規(guī)劃并不合理 ,由于缺乏有效的保養(yǎng) 分建筑已老化成危房。 近幾年 , 市政開始對(duì)那些布局不合理和提前老化的建筑 進(jìn)行拆除重建。拆遷時(shí)容易揚(yáng)起大量的塵土，污染空氣，影響交通，對(duì)周圍 居民的健康產(chǎn)生影響，并會(huì)妨礙植被的生長(zhǎng)。在炎熱的夏季，高溫容易引起中暑，而且高溫會(huì)加速路面的損壞，甚至 會(huì)影響交通安全，對(duì)人們的出行造成不便。灑水車具

13、有植被灌溉，噴灑藥物，沖洗道路，灑水降溫，除塵凈化空氣 等眾多功能，可以滿足城市建設(shè)的要求。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的專用車起步較早，技術(shù)已非常成熟，其種類的 劃分也非常細(xì)致，灑水車正朝向多功能方向發(fā)展，集多種技術(shù)于一身，功能 更加齊全，普遍采用了新工藝，新技術(shù)，自動(dòng)化水平高，其裝備技術(shù)正朝向 集成化，環(huán)?；诵曰?，數(shù)字化方向發(fā)展。我國(guó)的專用車 （灑水車 ）起步較晚，技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比相差甚遠(yuǎn)，與 發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著巨大的差距，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一、缺乏科技含量較高的產(chǎn)品 ;二、轉(zhuǎn)為灑水車制造的專用底盤較為缺乏；三、灑水車專用裝置的開發(fā)能力和制造水平，對(duì)其發(fā)展的限制較大；四、生產(chǎn)存在散、

14、亂、差的現(xiàn)狀，制約其發(fā)展；五、國(guó)內(nèi)灑水車的內(nèi)涵較低，與世界先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)差距較大。第二章 灑水車的總體設(shè)計(jì)作為灑水車設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該屬于整車設(shè)計(jì)的范疇，所以本設(shè)計(jì)應(yīng)該是以 總體設(shè)計(jì)開頭的，只有總體設(shè)計(jì)（總體布置）做好以后才能在其原則方案中 進(jìn)行其他部件總成的設(shè)計(jì)。§ 2.1 總體設(shè)計(jì)要求§ 2.1.1 灑水車設(shè)計(jì)的要求 ： 作為一種專用車，其設(shè)計(jì)也應(yīng)該符合專用車設(shè)計(jì)的要求。專用車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運(yùn)輸 和作業(yè)功能。因此，在設(shè)計(jì)上除了要滿足基本車型汽車的性能要求外，還要 滿足專用車功能的要求：1、專用車設(shè)計(jì)多選用定型的基本車型汽

15、車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，一般選用二、 三類底盤進(jìn)行改裝。2、專用車設(shè)計(jì)的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配： 設(shè)計(jì)時(shí)既要保證 專用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受影響。3、專用車設(shè)計(jì)應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化， 以便于根據(jù)不同用戶的需要而能很快的 進(jìn)行產(chǎn)品變型。對(duì)專用車零部件的設(shè)計(jì)，應(yīng)該按“三化”的要求進(jìn)行，最大 限度的選用標(biāo)準(zhǔn)件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制件。4、對(duì)專用車自制件的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循單件或小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)，要更多地考慮 通用設(shè)備加工的可能性。1、對(duì)專用車工作裝置中的某些核心部件和總成，如水泵等，要從專業(yè)生產(chǎn) 廠家中優(yōu)選2、要對(duì)一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。3

16、、應(yīng)滿足交通安全法規(guī)，了解掌握行業(yè)相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。 專用車底盤或總成選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求：1、適用性：對(duì)各種專用改裝車的總成應(yīng)適用于汽車特殊功能的要求，并以 此為主要目標(biāo)進(jìn)行改裝選型設(shè)計(jì)，例如各種取力器的輸出接口。2、可靠性：所選的總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的機(jī)率少，零部件要有足夠的 強(qiáng)度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于平衡。3、先進(jìn)型：所選的底盤活總成，應(yīng)該使得整車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、 操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型 的先進(jìn)水平，且在專用性能上要滿足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。4、方便性：便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修，處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)

17、試空 間合理的矛盾。還有：汽車底盤價(jià)格，它是專用車購(gòu)置成本中很大的部分，一定要考慮 到用戶可以接受；汽車底盤供貨要有來(lái)源。§ 2.1.2 總體布置的原則 ：專用車總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)， 合理布置工作裝置和附件， 使取力器裝置、專用工作裝置、其它附件與所選底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的 整體， 達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書所提出的整體基本性能和專用性能的要求。其原則是：1、盡量避免對(duì)底盤各總成位置的改變。2、應(yīng)滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分的發(fā)揮。3、應(yīng)對(duì)裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量等參數(shù)的估算和校核。4、應(yīng)避免工作裝置的布置對(duì)車型造成集中載荷。5、應(yīng)盡量減少專用車的整車整備質(zhì)量，提高其

18、裝載質(zhì)量。6、應(yīng)符合相關(guān)法規(guī)的要求。§ 2.1.3 總體參數(shù)的要求 ：總體參數(shù)包括總體布置參數(shù)和整車性能參數(shù)，在選用時(shí)應(yīng)考慮其專用功 能、使用條件等因素。外廓尺寸屬于總體參數(shù)，我國(guó)法規(guī)規(guī)定：車輛高不超過(guò)4m,車寬不超過(guò)2.5m，外開窗、后視鏡等突出部分距車身不超過(guò)250mm車長(zhǎng)貨車不超過(guò) 12m。軸距和輪距是影響汽車基本性能的主要尺寸參數(shù)。輪距則對(duì)汽車的機(jī)動(dòng)性和 橫向穩(wěn)定性有較大的影響，減少軸距可提高其通過(guò)性，但軸距過(guò)短，將導(dǎo)致 制動(dòng)或上坡時(shí)軸載質(zhì)量轉(zhuǎn)移增大，使汽車的制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞。 質(zhì)心位置及軸載質(zhì)量的分配。在選擇灑水車的質(zhì)心位置及軸載質(zhì)量時(shí)應(yīng)滿足 以下條件：軸載質(zhì)量不得超

19、過(guò)法規(guī)的規(guī)定。根據(jù)JT70 1 -88 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種汽車的軸載質(zhì)量規(guī)定如下：表2-1汽車最大總質(zhì)量（Kg）10000150002000030000前軸軸載質(zhì)量（Kg）3000500070006000后軸軸載質(zhì)量（Kg）700010000130002X 42000§ 2.1.4主車架改裝注意事項(xiàng)水罐總成是灑水車上一重要部件，它的裝配要對(duì)主車架進(jìn)行一些改裝。 而主車架是受載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛的 動(dòng)載荷，為了保持主車架的強(qiáng)度和剛度，在改裝主車架的時(shí)候需要注意一些 基本的事項(xiàng)，具體要求如下。在主車架上鉆孔和焊接時(shí)，應(yīng)避免在高應(yīng)力區(qū)鉆孔和焊接。主車架的

20、縱梁高 應(yīng)力區(qū)在軸距之間縱梁的下翼面和后懸上翼面處。因?yàn)檫@些部位受力較大， 鉆孔容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。對(duì)于主車架縱梁高應(yīng)力區(qū)以外的其余的地方需要鉆孔或焊接時(shí)，應(yīng)注意盡量 減少孔徑，增加孔間距離，對(duì)鉆孔的位置和規(guī)范如下表所示：圖2-1表2-2尺寸重型車中型車輕型車孔間距A> 70> 6050B> 50> 40> 30C> 50> 40> 30孔直徑V 15V 13V 11禁止在縱梁的邊、角區(qū)域鉆孔和焊接，因?yàn)檫@些區(qū)域極易引起車架早期開裂，嚴(yán)禁將車架縱梁和橫梁加工的翼面加工成缺口形狀。按照以上的要求，噸的的灑水車屬于輕型車，在改裝主車架的時(shí)候嚴(yán)格 遵守以

21、上的規(guī)范，保證主車架的強(qiáng)度和剛度。§ 2.2 各總成的布置或參數(shù)要求§ 2.2.1 底盤的選取 灑水車目前市場(chǎng)上還沒(méi)有為之專門生產(chǎn)的專用底盤，故選用定型汽車二 類底盤進(jìn)行改裝。根據(jù)任務(wù)書，要求設(shè)計(jì)五噸載重量的工程灑水車，而市場(chǎng) 上現(xiàn)有汽車廠商供應(yīng)的通用二類底盤中，有中國(guó)一汽、東風(fēng)等汽車廠商的平 頭、長(zhǎng)頭類五噸汽車通用底盤。長(zhǎng)頭貨車的優(yōu)點(diǎn)有：發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性好，便于檢修；滿載時(shí)前 軸負(fù)荷小，有利于在壞路面上行駛時(shí)提高其通過(guò)能力；發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味、 熱量和振動(dòng)對(duì)駕駛員影響?。徽媾鲎矔r(shí)，駕駛員及前排乘員受到的傷害比 平頭貨車好得多。缺點(diǎn)是：總長(zhǎng)及軸距較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)彎半徑較大，

22、機(jī)動(dòng)性不好； 整備質(zhì)量大；駕駛員的視野不如平頭貨車；面積利用率低。平頭貨車的優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)動(dòng)性好；整備質(zhì)量少；視野寬；面積利用率高。 缺點(diǎn)是：空載時(shí)前軸負(fù)荷較大，在壞路面的通過(guò)性變壞；進(jìn)、出駕駛室不如 長(zhǎng)頭貨車方便；發(fā)動(dòng)機(jī)的工作噪聲、氣味、熱量和振動(dòng)對(duì)駕駛員等均有較大 影響；正面碰撞時(shí)，易使駕駛員和前排乘員受到嚴(yán)重傷害的可能性增加。為秉承以人為本的原則，增強(qiáng)駕駛員和乘員的舒適及安全性，本設(shè)計(jì)選 用長(zhǎng)頭式貨車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。經(jīng)查資料篩選，選取東方牌 EQ140 中型載貨汽相關(guān)尺寸和技術(shù)參數(shù)如下：車底盤。 東風(fēng) EQ140 貨車底盤的上戶噸位為五噸，1、一般數(shù)據(jù)：4 X 2前置 長(zhǎng)頭、全金屬封閉式350

23、00kg驅(qū)動(dòng)型式 發(fā)動(dòng)機(jī)位置 駕駛室型式 駕駛室座位數(shù) 裝載質(zhì)量汽車質(zhì)量及軸荷分配：空車質(zhì)量4080kg前軸后軸1930kg2150kg外形尺寸：總長(zhǎng)總寬總高軸距輪距6910mm2170mm2370mm3950mm前輪（沿地面） 1810mm后輪（雙胎中心線間距離） 1800mm最小離地間隙 265mm 2、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)：最大功率> 135PS/3000r/min最大扭矩 36kgf3、底盤結(jié)構(gòu)參數(shù)：車架 結(jié)構(gòu)型式 縱梁斷面尺寸 車架上平面離地面高度 車架縱梁寬 m/1200-1400r/mi n邊梁式235X 80x 6. 5805mm861mm§2.2.2 變速器參數(shù)的要求由

24、于灑水車灑水量的要求，原裝底盤的變速器的相應(yīng)擋位下的速度是不 能滿足其要求的，所以要對(duì)原變速器的一、二擋（灑水工作擋）進(jìn)行速比改 裝設(shè)計(jì)。灑水車變速器改裝的目的就是要根據(jù)灑水量的要求，通過(guò)增加原變 速器一、二檔的傳動(dòng)比，從而降低車速，通過(guò)取力器給泵提供功率，達(dá)到灑 水的目的。§2.2.3 取力器參數(shù)的要求取力器是水泵的動(dòng)力傳遞源，它由變速器傳出的速比及扭矩同樣關(guān)系到 整車灑水工作性能能否達(dá)到任務(wù)書的要求。一般取力器的布置有前置式、中 置式、后置式，本設(shè)計(jì)則確定采用中置式，即取力器布置在變速器的上，從 變速器的中間軸上取力。 取力器的最終傳動(dòng)轉(zhuǎn)速要求為 1000r/min, 即水泵要

25、求的轉(zhuǎn)速。§ 2.2.4 水罐參數(shù)的要求 水罐的容積關(guān)系到本車設(shè)計(jì)要求的裝載水的噸位問(wèn)題，所以要對(duì)它的要 求是上戶噸位為五噸，實(shí)際要求為5-8 噸。由于所選車型底盤的特點(diǎn)，要求水罐在保證裝載容積的前提下，其長(zhǎng)度不超過(guò)3940mm寬不能超過(guò) 2500mm它置于底盤之上時(shí)的高度不能超過(guò)4000mm.其聯(lián)接副車架應(yīng)與管道系統(tǒng)的走向進(jìn)行相應(yīng)的配合，開出水管通過(guò)的口子。§2.2.5 管道系統(tǒng)的布置及要求灑水車要求前面有能向兩邊同時(shí)提供路面沖洗的噴頭，后部要求有位于 車兩邊的同時(shí)提供噴水的噴頭；以及一個(gè)能提供可以在噴射柱狀和霧狀水之 間進(jìn)行調(diào)節(jié)的射程大于20m的人工操作水炮（噴槍），使

26、其能提供沖洗、霧化噴藥、和消防功能。第三章取力器，減速器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)§ 3.1設(shè)計(jì)各級(jí)齒輪的傳動(dòng)比，并計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速及扭矩§ 3.1.1分配傳動(dòng)比傳動(dòng)圖如下，變速箱工作轉(zhuǎn)速為1990r/min ，水泵額定轉(zhuǎn)速為1000r/min，總傳動(dòng)比為 u二1990 =1-99。令取力器的小齒輪齒數(shù)Z21，乙-23.因?yàn)樽?000 1 2速箱第一軸的常嚙合齒輪齒數(shù)為Z =17，所以減速箱與取力器之間的傳動(dòng)比為u1滬1.23取力器的傳動(dòng)比為採(cǎi)九1，則減速箱的傳動(dòng)比1 99=1.47u1 u21.23 1.1§ 3.1.2計(jì)算各齒輪轉(zhuǎn)速厲=1990 坯=1611r/min17n2 =

27、19901471r /min23n3 = n2 =1471r/m inn4 =1000r/min§ 3.1.3計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩P10T4 =9550955095.5N mn1000T3 = =95.564.9N mZn31471T2 = T3 = 64.9 N mT1 二T2 21 =64.9 21 =59.3N m2323§ 3.2設(shè)計(jì)并校核各級(jí)齒輪取力器從變速箱中間軸常嚙合齒輪上取力，因?yàn)樽兯傧渲虚g軸常嚙合齒輪的模數(shù)是3.5。螺旋角為21 44 40''。所以取力器齒輪的模數(shù)也是3.5，螺旋角為 21 44 40”§ 3.2.1設(shè)計(jì)并校核取力器齒輪

28、-，選精度等級(jí)，材料，齒數(shù)1, 大小齒輪均選用 20Cr2Ni4(滲碳后淬火)，硬度為350HBS齒面硬度60HRC2, 齒輪精度選為7級(jí)3, 小齒輪齒數(shù)是 乙=21,大齒輪齒數(shù)是z2 = 23,傳動(dòng)比是u二全二卻=1.1 2z121二，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核1, 校核公式d1t2KtT1(ZHZE)3-110-30選取區(qū)域系數(shù)Zh - 2.35,10-26 查得 二 0.72二 0.742, 確定計(jì)算值(1) 試選 Kt =1.6(2) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖(3) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-6查得材料的彈性影響系數(shù)為10-21d按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)則；a

29、= ；a1 亠為2 = 1 .46(4) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表ZE =189.8MPa(5) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖勞強(qiáng)度二 Hl im - ；H Iim2 =1500MPa(6) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式8N1 =60mjLh =60 1611 12 100 8 =1.55 102181.55 101.18= 1.41 10(7) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)為KhN2 =1.12K HN1 - 1.齒寬 b_0.5 32.7 =16.35(8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力齢 1 =1500 1.12=1680 tH 1-1500 1.13 = 169 5(9) 取齒輪齒寬系數(shù)d

30、-0.53, 代入公式(3-1)計(jì)算d32KtT1Z H ZE、2d 'aU 1 (_H_E)u J0.5 1.462KY ：cos2 :叫3即片z2gd z1'ayf : Ys：.3-2Ka =1.52, 確定計(jì)算參數(shù)(1) 計(jì)算載荷系數(shù)齒輪圓周速度兀 d1trh兀漢 79.11 "611 十,v6.67m/ s60 1000 60 1000由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-8查得 Kv =1.09由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-4查得接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用齒向載荷分布系數(shù)Kh.的簡(jiǎn)化計(jì)算公式為K =1.110.1810.6d2 d20.15 10；代入數(shù)值計(jì)算得K-1.110.

31、1810.60.520.520.1510J=1.17由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-13查得K =1.11由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-3查得Kh一.二K- =1.1K 二KaKvKh：Kh，1.5 1.09 1.1 1.17=2.1(2) 根據(jù)縱向重合度=0.318 dZtan ： = 0.318 0.5 21 tan21 4440"= 1.33由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-28查得丫三-0.88(3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)cos3 ：3；匸=26.21cos 21 44 40cos3 :3；=28.70cos 21 44 40(4) 查取齒形系數(shù)由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5查得YFa1 =2.

32、689YFa2 =2.541(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5查得Ysa1 =1.596Ysa2 =1.617(6) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞極限為二 FE1 - ；FE2 =600MPa由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 =0.95 KFN2 =0.96取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4得K FN 1 心 FE11.40.95 6001.4=407KFN2 FE21.40.96 6001.4SA1丫Fa2丫SA2!F 22.589 1.596407二 0.01022.541 1.617411= 0.01取大值代入公式(3-

33、2)計(jì)算得mn迸呼弋沁 /三珂3乏宜贏;丫z"aQf 耳 0.211.46=1.82mm所以m=3.5合格齒輪的分度圓直徑為d1Z1mcos :21 3.5cos21 4440=79.13mmd2_ Z2mcos -23 3.5cos21 44 40=86.67 mm齒寬 Bi =30mm B 2 = 26mm§ 3.2.2設(shè)計(jì)并校核減速箱齒輪-，選精度等級(jí)，材料，齒數(shù)1, 大小齒輪均選用 40Cr (調(diào)質(zhì)處理)硬度 280HBS 2，選用圓柱斜齒輪傳動(dòng)初選螺旋角=153，選用7級(jí)精度4，小齒輪齒數(shù) 乙=24 傳動(dòng)比u=1.47大齒輪齒Z2 二乙 u = 24 1.47 二

34、 35.28取 z 35二，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)d1t3 2KtT1U 1（ZHZE）2 Td；aU 'J.3-32,確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值(1) ,試選 Kt =1.6(2) ,由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖(3) ,由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Zh =2.42510-26查得；a1 =0.765；a2 =0.815 貝U ；a = a1 亠 02 =1.58(4) ,由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)為Ze =189.8MPa(5) ,由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖勞強(qiáng)度；Hlim1 - ；Hlim2 =600MPa10-21d按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲(6),由參考文獻(xiàn)

35、機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)238N1 =60mjLh =60 1471 12 100 8 =1.41 102 二山41 108u 1.78= 0.96 10(7) ,由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)為KHn2 =0.96 KHN1 = 0.97(8) ,計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取實(shí)效概率1%,安全系數(shù)S=1，由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12得K HN1；- H lim1S0.96 6001= 576MPaK HN2H lim 2S0.97 600= 582MPa齢 丄(匕h 1h )/2 =(576 582)/2 =579MPa(9) ,取齒輪齒寬系數(shù)d = 0.6(1

36、0) ,小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 =64.9N m3, 數(shù)值代入公式計(jì)算得(1) 代入公式(3-3)計(jì)算得齒輪分度圓直徑為"賀Uu駕)22 1.6 64.9 1 03 1.47 1 (2.425 189.8)20.6 1.581.47579=61.5mm(2) 計(jì)算圓周速度二小牡 rh二 61.5 1471,v4.7m/ s6000 6000(3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù)口玳b 二 ddit 二 0.6 61.5 二 36.9mmb _ 36.9 h 5.57= 6.62dit cosP 61.5xcos15,IImntz2.475mm24h = 2.25mm =2.25 2.475 = 5.57

37、mm(4) 計(jì)算縱向重合度；=0.318 dz1 tan ： = 0.318 0.6 24 tan15 = 1.227(5) 計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)kA =1.5由v=4.7m/s , 6級(jí)齒輪精度，由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-8查得動(dòng)載 荷系數(shù)kv =1.07由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-4查得心的計(jì)算公式k-1.11 0.181 0.6 d2 d20.15 10-1.11 0.181 0.6 0.62 0.62 0.15 10=1.19由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-13查得=1.165由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-3查得kH=kF-. =1.4-載荷系數(shù)k =kAkVkH 一 kH ： =1

38、.5 1.07 1.4 1.19=2.67(6) 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式10-10a得=72.9mm(7) 計(jì)算模數(shù)mnmnd1 cos :Z172.9 cos1524二 2.93mm，按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1,計(jì)算公式.3-42KY ：cos2 ： Yf：Ys：2, 確定公式中的計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù)k = kAkvS- kH “1.5 1.07 1.4 1.165=2.62查得螺旋(2) 根據(jù)縱向重合度=1.227,從參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-28角影響系數(shù)丫嚴(yán)0.87(3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)乙Z"1 cos3 -co帀二26.63Zv23338.84c

39、os - cos 15(4) 查取齒型系數(shù)，由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5查得YFa1 =2.583Yfr2 =2.411(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)，由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5查得Ysa1 =1.598Ysa2 =1.665(6) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-20c查得齒輪的彎曲疲勞極限為二FE1 = FE2 =500MPa(7) 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)Khn1 =0.95 Khn2 =0.96(8) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取S =1.4有參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式屛 1=Kfn1Qfe1=0.95500 =3391.41.410-12 得KFN2 FE21.40.96

40、 5001.4= 343Y Y(9) 計(jì)算大小齒輪的；a 并加以比較SA1丫Fa2丫SA2!"f 22.583 1.598339= 0.01222.411 1.665= 0.0117小齒輪的值較大3, 將數(shù)值代入公式(3-4)計(jì)算m2K丫嚴(yán) 丫心V %乙®升0.6 242 1.582 2血 649 103 °88 曲150.0122 = 1.84mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn =2m m,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1 = 72.9mm,所以37

41、乙= j = 72.9 cos15 ,5.2 mn取乙=35 z2 二 口乙=1.47 35 = 51.45 取 z2 = 524, 幾何尺寸計(jì)算(1),計(jì)算中心矩a=（Z1 Z2）mn =（35 52） 2 =90.07mm2cos ：2 cos15將中心矩圓整a = 90mm(2),按圓整后的中心矩修正螺旋角2a1 =arccos（Z1 Z2）g =arccos（35 52） 2 =14 506 2漢90因1的值改變的不大，故參數(shù)，K Zh等不必修正。(3),計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d1z1m35 2，”二 72.4mm cos： cos14 50652 2d?' 二 107.6m

42、mcos 】cos14 50 6（4）,計(jì)算齒寬b 二；di =.6 72.4 = 43.44mm圓整后B 50mm B2 = 44mm§ 3.3軸的設(shè)計(jì)與校核§ 3.3.1根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)軸TTWTP9550000-!-t 10.2d3 T3-5式中：t 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa；T軸所受的扭矩，單位 N mm ;WT軸的抗扭結(jié)面系數(shù)，單位mm3;n軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/mi n;P軸傳遞的功率，單位kW;d計(jì)算界面處軸的直徑，單位mm3;1 T 1許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa。一，取力器的第一軸為心軸，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力m，由第二軸選用材料為 40Cr ' J = 50M

43、Pa，承受的扭矩為 T2 = 64.9N式3-5得 、/ TJ64A103d2 計(jì)=18.7 mm所以取 d2 =20mm。 d20mm二，變速器的第一軸選用材料為40Cr,【丁 1 50MPa，承受的扭矩為=64.9N m，由式 3-5 得=18.7mm3 T 3 64.9 1030.2lT 廠' 0.2 50所以取d20mm。第二軸選用材料為40Cr,' /-50MPa,承受的扭矩為 T2 =95.5N m，由式d23 95.5 1030.2 503-5得二 21.2mm所以取d2 =25mm§ 3.3.2按彎扭合成強(qiáng)度校核軸 選取變速箱的第二軸進(jìn)行校核 齒輪受力

44、為= 2“5.5如%了礦1775.1"Ft= 17751 tan20. ' =668.4N/ cos14 506Fa =Fttanl： -1775.1 tan14 50'6 =470.2N軸的受力圖以及彎扭圖如下，r-tMvi圖3-2水平方向受力如上圖“H面”，建立受力方程組FH1 Fh2 二 Ft =1775.1NFh1 43.4 = FH241.4解上述方程組得 Fhi =866.6N, Fh2 =908.5N產(chǎn)生的彎矩 Mh = Fh1 434 =866.6 43.4N mm = 37610N mm垂直方向受力如圖“ V面”，建立受力方程組如下Fai = Fa

45、= 470.2 NFv1 Fv2 = Fr = 668.4NFv 43.4 = FV2 41.4 MaFa d2470.2 107.62=25203N mm解上述方程組得 Fs =623.5N,耳=44.9N所以產(chǎn)生的彎矩為Mv1 =Fv1 43.4 =-623.5 43.4N mm =-27060N mmMv2 =Mv1 Ma = -27060N mm 25203N mm = -2037N mm彎矩合成的M1 = Mv12 Mh2 二.-27060 2376102 =46333N mmM 2 = . M v22 M h2 二 一 -2037 2 - 376102 = 37665N mm危險(xiǎn)截

46、面為齒輪中心所在截面由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式15-5ca其中 M =M1 =46333N mm3T 二 95.5 10 N mm : - 0.3“ nd3 bt(dtf 兀 783 8x3.528 3.5f W32 2d322x28=2155.13 - 300.12 1855mm3得二caJ - 70MPa，W二 ca 乞=70MPa。4633320.3 一 95500 2 二 27.37MPa1855合格§ 3.4軸承的校核§ 3.4.1滾針軸承的校核滾針軸承僅承受徑向力，不承受任何軸向力 所以13-6 查選用的滾針軸承 C=11.2kN,根據(jù)工作情況由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表得

47、fP =1.1，P 二 fP Fa =1.1 587N =646N由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式13-5 得10= 1.4 105h1O6 'c¥106*11.2匯 103 它 I 60n iP 丿 一 60"6111646 丿-合格 § 3.4.2減速箱輸出軸軸承的校核1，所選軸承為 7205C角接觸球軸承，其中C =12.8kN , C。=8.95kN輸出軸受力如圖由上可知 FH1 =866.6N , FH2 =908.5NFv1 =623.5N, Fv2 =44.9NFae =470.2N ,所以軸承的受徑向力為2 2 '2 2Fri = . FhiF

48、vi 二 623.5866.6 =1068NFr2 = . FH22 Fv22 二卅908.52 44.92 =910N2，對(duì)于7205C型的軸承，由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表 13-7查得軸承的派生 軸向力Fd二e&其中e為表13-5中的判斷系數(shù)，其值由 空 的大小來(lái)確定，但C。現(xiàn)在軸承的軸向力Fa未知，故先初選 e=0.4,因此可估算Fd1 =0.4Fr1 =0.4 1068N =427.2 NFd2 =0.4Fr2 =0.4 910N =364N按參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式 13-11得Fa1 = Fd1 - Fae =364 470.2N =834.2NFa2 二 Fd1 = 364NFa1

49、834.20.0932C08950a2C03648950-0.0407由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5查得并進(jìn)行差值計(jì)算得© =0.462e2 =0.412再計(jì)算派生軸向力Fd1 =©Fr1 =0.462 1068N =493.4 NFd2 二e2Fr2 =0.412 910N =374.9NFa1 = Fd2 Fae =374.9 470.2N =845.1NF a2 =Fd2 =374.9NFa1 845.1Co8950= 0.0944a2C0374.90.04198950兩次計(jì)算的c值相差不大，因此確定 他 舵Fai -845.1NFa2= 374.9N3，求當(dāng)量動(dòng)載荷

50、Pi,P2Fa1845.1因?yàn)镕t裱®91 61嘔珈9 "412 priFr2910由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5分別進(jìn)行查表或差值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，對(duì)軸承 1=0.44丫1=：1.36對(duì)軸承2 X2 =1丫, =0因軸向運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊載荷，按參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6fp =1.01.2取 fp =1.1R =fp 乂汗"Y1Fa1 1=1.1 0.44 1068 1.36 845.11619.3NP2 =fp X2Fr2 丫2Fa2 i=1.1 1 910 0 374.9匸1001N4，驗(yàn)算壽命因?yàn)镻1 P2，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算式中：n

51、106 -c £60n F丿106"3 312.8I0360 漢 1000 J 1619.3= 8231h軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/min-合格§ 3.5鍵的設(shè)計(jì)與校核§ 3.5.1花鍵的設(shè)計(jì)與校核取力器的輸出軸花鍵選用漸開線花鍵,m=3mm,z=11,壓力角：=30由公式二p二 1.21mm 2T 103 _2 64.9 103 ' zhdmJp 廠 0.7 11 3 33 140取 l=10mm式中：'載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取=0.7 0.8 ；Z花鍵的齒數(shù)；1齒的工作長(zhǎng)度，單位 mm ；h 花鍵齒側(cè)面的工作高度，h=m，單

52、位mm ;dm 花鍵平均直徑，dm二di，單位 mm ；t J 花鍵聯(lián)結(jié)的許用擠壓應(yīng)力，單位MPao§ 3.5.2平鍵的設(shè)計(jì)與校核減速器輸入軸采用平鍵聯(lián)結(jié)，選用b h =8 7的A型平鍵由公式2T 103kldI 2T 103一 kd k p 】2 64.9 1030.5 7 24 140-11mm取 l = 32 mm 則 L =40mm減速器輸出軸采用平鍵聯(lián)結(jié)，選用b h=8 7的A型平鍵由公式二p32T 10kldl 2T 1032 95.5 103一 kd 丨 一0.5 7 24 140=16.2mm取 l =28mm 貝U L=36mm式中：T 傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位 N m;k

53、 鍵于輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,單位mm;1鍵的工作長(zhǎng)度，單位mm;d軸的直徑，單位mm;鍵，軸，輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位MPa o§ 3.6減速器輸出軸齒輪工藝分析表3-1工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備1擴(kuò)孔立式鉆床2車輪轂端面車床3精車另一端面車床4車齒胚八軸立式車床5中間檢杳6去毛刺7滾齒雙軸滾齒機(jī)8倒齒端圓角倒角機(jī)9清洗清洗機(jī)10中間檢杳11剃齒或冷擠齒剃齒機(jī)或擠齒機(jī)12拉鍵槽拉床13清洗清洗機(jī)14中間檢杳15熱處理16磨內(nèi)孔內(nèi)圓磨床17清洗清洗機(jī)18修理齒面19最終檢杳41第四章變速器改裝與設(shè)計(jì)汽車變速器具有這樣幾個(gè)功用：改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利 （功